西门子SIMOTION在壁纸印刷压花机中的应用Word文档格式.docx
《西门子SIMOTION在壁纸印刷压花机中的应用Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西门子SIMOTION在壁纸印刷压花机中的应用Word文档格式.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
传统的应用方式是将PLC和伺服控制器配合使用，但存在高速数据传输、数据同步和精确控制等方面的问题。
西门子公司提出新一代的运动控制平台SIMOTION。
SIMOTION是为运动控制起主导作用的机器而设计的，本身集成了逻辑控制与运动控制，可以独立完成以往PLC加电机调速器的所有功能，主要应用于那些控制要求复杂，控制速度快，要求精确运动的领域中。
1．SIMOTION是一种简单，灵活的控制系统，本身集成了运动控制、逻辑控制与工艺控制。
具有如下的优点：
●逻辑控制和运动控制相结合，取消了影响响应时间的独立接口
●节省了为这些中间接口进行编程以及诊断的投入
●整个机器的编程以及诊断不仅规范，而且象PLC一样开放透明
2．SIMOTION系统具有三个组成部分：
●工程开发系统
工程开发系统可以实现由一个开发环境解决所有的运动控制、逻辑及工艺控制问题，并且它还能够提供所有必要的工具，从编程到参数设定，从测试到故障诊断。
●实时软件模块
这些模块提供了众多的运动控制以及工艺控制功能。
针对某一特定的机器所需要的功能，灵活地选择相关地模块。
●硬件平台SIMOTIOND
SIMOTIOND的功能集成在新的SINAMICSS120多轴驱动系统的控制模板上，使之成为一个紧凑的拥有控制器及驱动器的系统。
将运动控制与驱动器集成在一起，使系统具有极快的响应速度。
SIMOTIOND具有若干种规格，均是取决于其性能的要求。
三、系统要求
针对壁纸印刷行业设备自动化程度高，对于有对花要求的精确对花等特点，对印刷压花机提出了如下的控制要求：
四、运动控制系统配置
1．为保证整机的运行速度采用如下的配置：
2．SIMOTION采用一体化的连接电缆和集成化的安装方式，保证系统的高可靠性
●SIMOTION的电机电缆和编码器电缆全部采用高IP等级的专用连接头，用户在使用过程中直接将电缆接头插到相应的接头上拧紧相应的螺丝即可。
●SIMOTION采用一体化的集成连接方式，控制器D425和驱动器SINAMACS之间采用DRIVE-CLIQ高速通讯方式，通讯速率可达到100M，响应速度快，集成化好，对于用户来说简单方便，故障率低。
●功率单元与电机驱动器之间的连接采用内置铜牌和DRIVE-CLIQ连接，简单方便故障率低
图4
3．系统配置
●整机使用了7台第三方电机，即入口牵引电机、压花电机、冷却电机、引入电机、第一色电机、主印刷电机、引出电机。
●入口牵引、压花、冷却电机的驱动单元为PM340，驱动模块通过CUA32与D425相连（DRIVE-CLQ）。
●采用TP177B及MP277作为系统的人机操作界面。
●采用SIMOTIOND425作为主控制器。
●采用SIMOTIONS120及G120作为电机驱动单元。
1－SIMOTIOND425运动控制器
2—入口牵引驱动器功率模块PM3404.0KW10.2A利用驱动器连接模块CUA32与D425连接
3—压花电机驱动器功率模块PM3405.5KW18.0A及CUA32
4—冷却电机驱动器功率模块PM3404.0KW10.2A及CUA32
5—入口牵引电机6—压花电机
7—冷却电机
8—引入变频及电机：
变频器功率模块PM2402.2KW、变频器控制单元CU240S-DP
9—第一色变频及电机：
功率模块PM2402.2KW、控制单元CU240S-DP
10—主印刷变频及电机：
变频器功率模块PM24018.5KW、控制单元CU240S-DP
11—引出变频及电机：
12－主PLC，ET200S13－印刷PLC，ET200S
14－压花PLC，ET200S15－Profibus现场总线1，速率可达到12M
16—Profibus现场总线2
17－印刷触摸屏MP27718－压花触摸屏TP177B
五、控制原理
对于壁纸印刷压花机而言，从原纸进入入口牵引电机开始直到成品经引出电机引出，所有的动作全部由机器自动完成，完全不需要人工干预，自动化程度非常高。
整个控制过程的难点主要存在于引入电机、入口牵引电机、第一色电机、引出电机、冷却电机与主印刷电机之间的速度同步以及压花电机的花纹对准（即压花电机与主印刷电机速度同步与误差补偿）。
而Simotion对于速度同步及误差补偿的控制提供了专有的功能，使得原先非常复杂的控制变得简单方便。
1．引入电机、入口牵引电机、第一色电机、引出电机、冷却电机与主印刷电机的速度同步。
这部分的速度同步比较简单，只要以上各电机的线速度一致即可。
我们将主印刷电机的线速度通过运算转换为其他电机的同步转速，再通过PID修正，即得到其他电机的实际转速。
同步速度输出通过下式计算得出：
同步速度=（速度系数×
主线速度×
16384×
电机额定频率×
减速比×
1000）/（电机额定转速×
最高频率×
辊径×
3.1416）
基于标准化考虑，我们将这一计算过程编写为一个程序块，可被其他程序直接调用，如入口电机的同步速度输出为：
得出同步转速后，通过调用PID块计算出速度补偿值，两者叠加即得电机的实际输出转速。
PID程序块调用了simotion中的PID功能，自定义了输入输出变量。
2．压花电机与主印刷电机的速度同步及误差补偿
压花机在压花时需要对花，即压花轮上的花纹要和壁纸经印刷后的花纹严格对准，这样使用前述给定速度同步会因误差太大等原因无法保证效果，因此，我们使用了simotion中的标准多轴电子齿轮同步功能gearon、gearoff并叠加手动对花位置补偿来实现对花。
我们以主印刷电机外接编码器信号为主轴，以压花电机对应的轴为从轴。
主轴及从轴的配置如下：
图10主轴（External_encoder_print）
图11从轴（Axis_2_yh）
从轴与主轴同步耦合后，在MCC中书写如下程序，主从轴之间的速度以1：
1的关系同步，当系统信号yh_gear_run为真时，同步操作开始。
图12主从轴之间的同步程序
Gearingon中的设置如下：
图13gearingon设置（1：
1同方向速度同步）
在解除同步中设置如下的指令，当系统信号yh_gear_run为假时，主从轴立即解除同步：
图14gearingoff（解除电子齿轮同步）设置
压花轮与主印刷电机通过gear功能做1：
1的位置同步，其运行时的线速度同主电机的线速度保持一致，同时对对花偏移进行误差补偿。
补偿的具体做法如下：
可以用手动补偿，当机器拉料完毕开始生产前，通过观察压花辊的花纹与印刷花纹的对准情况，手动调节压花辊，使之对准；
为了提高自动化程度及减少误差，一般采用自动方式，即利用色标传感器检测对花偏移，当存在对花偏移时（对花前移或对花后移），对压花轮的角速度不断进行单位为1度的补偿，直到对花偏移为0。
图15对花偏移补偿值（对花前移）
di_trim_add对花前移信号（对花修正加），
di_trim_sub对花后移信号（对花修正减），
yh_move_value，yh_move_value_tm（压花移动值）
图16对花偏移补偿
当对花偏移信号为真时，通过使用命令Startaxisposition-controlled（该命令使一个位置轴或有同步操作的从轴处于位置控制模式，将该轴加速或减速到预设速度，一旦到达预设速度即以该速度恒定运行）使压花轴以对花偏移速度运行，从而对压花轴的实际运行速度加以偏移补偿。
压花轮实际运行速度（度/秒）=压花轮同步速度（由主印刷电机线速度转换加PID微调）+压花轮对花偏移速度
压花轮同步速度的处理与前述其他电机的处理相同，这里就不在赘述。
升级会员 